Artikkelit jotka sisältää sanan 'mikrobiyhteisöt'

Kuoriamebat ovat mikroskooppisia petoja ja veden pinnan indikaattoreita soilla. Niiden toimintaa ja yhteisörakennetta sääteleviä mekanismeja voidaan tutkia toiminnallisten ominaisuuksien avulla (mm. kuoren ja sen aukon koko, ameban aineenvaihdunnallinen strategia (heterotrofia tai miksotrofia), ja kuoren materiaali). Yhteyttävien mikrobien merkitys soiden hiilinielulle on hiljattain havaittu aiemmin arvioitua suuremmaksi. Näiden mikrobien vasteet kuivumiseen ja sen aiheuttamaan kasvillisuussukkessioon kohti metsälajistoa, joka uhkaa soita ilmaston lämmetessä ja haihdunnan lisääntyessä, ovat huonosti tunnettuja.

Tämä työ koostuu kolmesta osatutkimuksesta, joissa selvitettiin kuoriamebojen ja yhteyttävien mikrobien vasteita pitkäaikaiseen kuivumiseen kolmella boreaalisella suotyypillä, joista ravinteikkain oli ruohoinen saraneva, karuin keidasräme, ja näiden välillä varsinainen saraneva. Tutkimus tehtiin Lakkasuon kuivatuskokeella, jossa alentunutta veden pintaa on ylläpidetty kahden vuosikymmenen ajan ilmastonmuutoksen simuloimiseksi. Näytteet kerättiin kesällä 2022. Kuoriamebat tunnistettiin ja mitattiin mikroskopoimalla, yhteyttävät mikrobit tunnistettiin DNA:n metaviivakoodauksella ja niiden yhteytyspotentiaali mitattiin PhytoPAM-laitteella. Näiden mitattujen vastemuuttujien eroa verrattiin kontrolli- ja käsittelyalojen sekä suotyyppien välillä.

Vedenpinnan lasku vaikutti yhteyttävään mikrobilajistoon koealan ravinteisuudesta riippumatta, kun taas kuoriamebat reagoivat voimakkaimmin ruohoisella saranevalla ja heikoiten keidasrämeellä. Ravinteisuusgradientin ääripäissä lajistomuutokset eivät kytkeytyneet toiminnallisiin muutoksiin. Varsinaisella saranevalla sekä kuoriamebayhteisön toiminnallinen rakenne erosi kuivatun ja kontrollialan välillä, ja yhteytyspotentiaali oli suurempi kuiva-tulla alalla. Eri suotyyppejä edustavat tutkimusalat erosivat toisistaan lajiston, toiminnallisten ominaisuuksien, vedenpinnan laskun aiheuttamien vasteiden, sekä toiminnallisen vakauden suhteen.

Merkkejä toiminnallisista muutoksista havaittiin vain varsinaisella saranevalla, mikä johtui luultavasti ravinteisuuden ja varjostuksen suuremmasta kasvusta verrattuna kahteen muuhun suohon ja kuoriamebojen osalta sopeutumisesta märkiin ja avoimiin olosuhteisiin sekä matalasta toiminnallisesta redundanssista. Sen sijaan sekä kuoriamebat olivat resistenttejä kohtalaiselle kuivumiselle keidasrämeellä, kun taas ruohoisella saranevalla korkea toimin-nallinen redundanssi ylläpiti kuoriamebayhteisön toiminnallista rakennetta. Nämä tulokset tulisi huomioida käytettäessä kuoriameboja biomonitoroinnissa. Kaiken kaikkiaan tuloksissa korostuu, että mikrobien vasteita kuivumiselle ei voida yleistää yli suotyyppien tai mikrobiryhmien.

• Kuuri-Riutta, University of Eastern Finland, Faculty of Science, Forestry and Technology, School of Forest Sciences https://orcid.org/0009-0006-0845-9459 Sähköposti: olivia.kuuri-riutta@uef.fi

Pohjoiset suot ovat tärkeitä hiilen nieluja sitoessaan sitä hitaasti kertyviin turvekerroksiin. Samalla ne vapauttavat kasvihuonekaasu metaania (CH₄), jota syntyy kasvimateriaalin hajotessa hapettomissa oloissa. Näiden soiden yleisin kasvi, rahkasammal (Sphagnum), on oleellinen paitsi turpeen kertymiselle, myös metaanipäästöjen torjunnalle: Se tarjoaa asuinympäristön metaania hapettaville bakteereille, metanotrofeille, jotka suodattavat osan metaanista rajoittaen sen vapautumista ilmakehään. Samalla metaanin hapetuksessa syntyvä hiilidioksidi (CO₂) siirtyy rahkasammalen käyttöön. Rahkasammalien ja metanotrofien muodostama ”metaanisuodin” on havaittu useammassa tutkimuksessa, mutta muun muassa sen herkkyys ympäristön muutoksille tunnetaan huonosti.

Tässä väitöstutkimuksessa selvitettiin rahkasammalien ja niissä elävien metanotrofien vuorovaikutuksen tarkempaa luonnetta. Metanotrofien yhteisörakennetta ja aktiivisuutta tarkasteltiin suhteessa suoekosysteemissä tapahtuviin muutoksiin. Vertailun vuoksi tutkittiin myös sammalten alapuolisten turvekerrosten metaaninhapetusta. Metanotrofien molekyylibiologisessa analysoinnissa hyödynnettiin erityisesti metaaninhapetuksen mahdollistavaa pmoA-geeniä sekä siihen perustuvaa koetinsirutekniikkaa.

Ensimmäisessä osatyössä metanotrofien ja niiden hapetusaktiivisuuden osoitettiin leviävän rahkasammalesta toiseen veden välityksellä. Työn perusteella nämä metanotrofit kykenevät elämään myös sammalien ulkopuolella eli niiden välillä näyttäisi olevan ns. fakultatiivinen symbioosi. Kahdessa muussa osatyössä rahkasammalten metanotrofien dynamiikan havaittiin olevan hyvin samankaltaista kahdella erilaisella suon kehitysgradientilla: sekä luonnontilaisilla soistuvilla aloilla, että eri-ikäisillä, uudelleen kasvittuneilla turvetuotantoaloilla. Metanotrofien yhteisöt olivat monimuotoisia kaikissa kehitysvaiheissa, mutta niiden valtaryhmät erosivat nuorten, vedenpinnaltaan epävakaiden alojen ja vanhojen, täysin sammalpeitteisten alojen välillä. Huolimatta yhteisöjen eroista metaaninhapetusaktiivisuus ei eronnut merkitsevästi eri kehitysvaiheissa, lukuun ottamatta aivan vanhimpien alojen heikompaa aktiivisuutta. Tämä viittaa ns. toiminnalliseen päällekkäisyyteen, jossa tietystä toiminnosta vastaa useampi, eri olosuhteisiin erikoistunut eliöryhmä. Toisin kuin elävässä sammalkerroksessa, sen alapuolisessa turpeessa hapetuspotentiaali kasvoi turpeentuotantoalojen kasvipeitteen kehityksen mukana.

Kyky levitä veden välityksellä sekä toiminnallinen päällekkäisyys viittaavat rahkasammalten metanotrofien pystyvän sekä sopeutumaan erilaisiin olosuhteisiin, että palautumaan suoekosysteemiä kohtaavista häiriöistä, kuten ilmastonmuutoksen mukana mahdollisesti lisääntyvistä kuivista jaksoista. Rahkasammalkerroksessa jo nuorimmalla turvetuotantoalalla havaittu metaaninhapetuspotentiaali tulisi huomioida näitä aloja ennallistettaessa: rahkasammal-istutusten avulla näyttäisi olevan mahdollista paitsi käynnistää hiilensidonta turpeeksi, myös torjua samanaikaisesti lisääntyviä metaanipäästöjä.

• Putkinen, University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences Sähköposti: anuliina.putkinen@helsinki.fi

Suon kuivumisen vaikutukset boreaalisten soiden hiilen kiertoon osallistuvien hapellisten mikrobien yhteisöihin Ilmaston lämpenemisen tai maankäytön muutosten, kuten metsäojituksen, vaikutuksesta suon vedenpinnantaso laskee ja suo kuivuu. Jos hiilen kiertoon osallistuvien mikrobien toiminta voimistuu kuivumisen seurauksena, suon hiilivarastoista saattaa vapautua ilmakehään enemmän kasvihuonekaasuja, hiilidioksidia ja metaania. Kuivuminen muuttaa suon kasvillisuutta, joka muodostaa kullekin suolle tyypillisen turpeen koostumuksen. On perusteltua olettaa, että kuivumisen vaikutukset ulottuvat myös suon mikrobiyhteisöön, joka on vastuussa turpeen orgaanisen aineen hajotuksesta. Väitöskirjatutkimus selvitti erilaisten boreaalisten suotyyppien mikrobiyhteisöjen rakennetta ja herkkyyttä suon kuivumiselle. Näytteenottosyvyys ja suotyyppi vaikuttivat suuresti turpeen mikrobiyhteisöön. Bakteeriryhmät olivat runsaampia ravinteikkaammalla suolla ja syvemmissä näytekerroksissa, kun taas sienien osuus oli suurin vähäravinteisemman suotyypin kuivalla pienmuodolla ja ylemmissä näytekerroksissa. Suotyyppi ja näytesyvyys vaikuttivat sienten ja metaania hapettavien bakteerien lajistoon, kun taas aktinobakteerilajisto näyttäisi reagoivan vain näytesyvyyteen. Kuivuminen vaikutti mikrobiyhteisöön. Muutos tuli näkyviin jo lyhytkestoisen kuivumisen jälkeen, ja voimistui pitkäkestoisen kuivumisen jälkeen. Eri suotyyppien mikrobiyhteisöt muuttuivat keskenään samankaltaisemmiksi pitkäkestoisen kuivatuksen seurauksena. Muutokset ovat samansuuntaisia kasvillisuuden muutosten kanssa sillä suurin muutos havaittiin runsasravinteisimmalla suotyypillä ja vähäisin muutos vähäravinteisimmalla suotyypillä. Yleisesti sienet näyttäisivät hyötyvän kuivumisesta, vaikka suotyyppi näytti suuresti vaikuttavan siihen, miten eri sieniryhmät muuttuivat. Aktinobakteerit näyttivät kärsivän runsasravinteisimmilla soilla. Mikrobiaktiivisuus lisääntyi kuivumisen seurauksena runsasravinteisella ja vähentyi vähäravinteisella suolla. Sienet näyttivät olevan tehokkaimpia orgaanisen aineen hajottajia. Aktiivisuusmittaukset osoittivat, että ilmaston lämpeneminen kiihdyttää orgaanisen aineen hajotusta ainakin pohjoisen runsasravinteisella suotyypillä. Kenttäaktiivisuuden ja tiettyjen hajottajasienisekvenssien välinen yhteys osoittaa, että lajiston koostumus voi vaikuttaa hajotuksen tehokkuuteen. Karikkeen laatu ja maatumisaste vaikuttivat enemmän kuin suotyyppi tai vedenpinnantason lasku aktiiviseen sieni- ja aktinobakteeriyhteisöön. Sienisekvenssit edustivat laajaa sienitaksonien joukkoa, kun taas suurin osa aktinobakteerisekvensseistä oli samankaltaisia vielä tieteelle tuntemattomien aktinobakteerien kanssa. Ensimmäistä kertaa mikrobiyhteisöjä ja niiden muutoksia suon kuivumisen seurauksena tutkittiin näin laajasti vaihtelevilla boreaalisilla suotyypeillä. Tulokset osoittavat, että suon kuivuminen vaikuttaa suon mikrobiyhteisöön, mutta muutokset ovat vaihtelevia ja vaikeasti tulkittavia. Muutoksia arvioitaessa on otettava huomioon tarkasteltava suotyyppi, karikkeen laatu ja tutkittava mikrobiryhmä.

• Peltoniemi, University of Helsinki, Department of Biological and Environmental Sciences Sähköposti: krista.peltoniemi@metla.fi